WO2008080689A1 - Vorrichtung zum dosieren eines reduktionsmittels - Google Patents

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WO2008080689A1
WO2008080689A1 PCT/EP2007/062406 EP2007062406W WO2008080689A1 WO 2008080689 A1 WO2008080689 A1 WO 2008080689A1 EP 2007062406 W EP2007062406 W EP 2007062406W WO 2008080689 A1 WO2008080689 A1 WO 2008080689A1
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storage container
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Rainer Haeberer
Christian Walz
Marc Chaineux
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Robert Bosch Gmbh
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    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the invention relates to a device for dosing a liquid reducing agent in an exhaust system, which can be used in particular for the reduction of nitrogen oxides in an exhaust gas of a motor vehicle.
  • a selective catalytic see reduction is performed, in which the nitrogen oxides are reduced by means of reducing agents to nitrogen and water.
  • reducing agent for example, an aqueous urea solution is used.
  • the reducing agent is usually stored in a tank and conveyed via a line from the tank to a dosing module, with which the reducing agent is injected, for example, into the exhaust pipe.
  • the system usually operates with a predetermined system pressure, which is realized for example via the speed of a pump motor and corresponding sensor systems and chokes.
  • EP 0 928 884 A2 discloses a mixture delivery device for introducing a reducing agent into an exhaust system of an internal combustion engine.
  • a urea-water solution is introduced by means of a pump under pressure and the addition of compressed air in front of a catalyst to reduce the reduction of To cause nitrogen oxides in the exhaust gas of the internal combustion engine.
  • the system shown has, in addition to a reducing agent consumption tank in addition to a reducing agent reservoir, which is in communication with the reducing agent consumption tank.
  • About a pump and a gas storage of the reducing agent reservoir and the reducing agent consumption tank are pressurized.
  • the reducing agent consumption tank is equipped with an electric heating element, which prevents freezing at low temperatures.
  • a challenge in known two-tank systems is the management of the reducing agent distribution to the two tanks. First, it must be ensured that the heated working tank is always supplied with a sufficient amount of liquid reducing agent to the motor vehicle even during an unforeseen cold period with sufficient supply liquid reducing agent.
  • a device for metering a liquid reducing agent into an exhaust system, in particular for reducing nitrogen oxides in an exhaust gas, which avoids the disadvantages of known devices and is advantageously developed over known devices, such as EP 0 928 884 A2.
  • the device can be used, for example, in the context of the SCR processes described above, for example, to inject urea-water solutions or other liquid or liquid / gaseous reducing agents or suspensions or emulsions of reducing agents in an exhaust system.
  • the device according to the invention comprises at least one working container for storing a working quantity of the liquid reducing agent and at least one storage container for storing a stock quantity of the liquid which exceeds the working quantity. sige reducing agent.
  • the invention particularly relates to the communication between storage container and work container. This communication is realized via a feed pump, which can be dispensed with an additional shut-off valve or an additional pump for pumping.
  • the circulation process can take place, in particular, during the travel of a motor vehicle, that is to say in particular during the metering operation.
  • the device according to the invention is characterized by a simple system structure, which can be realized cost-effectively.
  • a complex control unit which nevertheless may nevertheless be provided
  • the functionality of the control unit in particular the requirements for software and resource requirements
  • the proposed device in particular due to its simple design, as part of a fault diagnosis, especially in the context of an on-board diagnostic system (OBD), easy to monitor.
  • OBD on-board diagnostic system
  • Figure 1 shows an embodiment of a device according to the invention, comprising a storage container, a working container, a feed pump and a metering module.
  • FIG. 1 shows a preferred exemplary embodiment of a device 110 according to the invention for metering a liquid reducing agent into an exhaust gas system.
  • This device 110 can be used, for example, in the context of the applications described at the outset known from the prior art for reducing pollutants in the exhaust gas, in particular for reducing nitrogen oxides.
  • the device according to the invention comprises in this embodiment a working container 112 and a storage container 114.
  • a working container 112 instead of one container in each case, embodiments with a plurality of containers are also possible, for example in the context of sys- tems. temen, which are based on a separate storage of various substances, which are then mixed before dosing.
  • the device 110 comprises a feed pump 116, which (preferably simultaneously) via a Lageransaug Ober 118 from the storage container 114 and via a
  • membrane pumps have proven to be suitable as a delivery pump 116, although others are also suitable
  • the feed pump 116 is connected on its pressure side via a metering line 126 with a metering module 124, which may be arranged for example in the exhaust gas tract of an internal combustion engine.
  • a metering module 124 which may be arranged for example in the exhaust gas tract of an internal combustion engine.
  • metering modules which may, for example, be injection nozzles, for example the injection valves mentioned in EP 0 928 884 A2.
  • a branching from the dosing 126 return line 128 is provided, which opens into the working container 112.
  • the pressure in the dosing line 126 may be monitored with one or more pressure sensors 130.
  • one of these pressure sensors 130 is arranged between the branch of the return line 128 and the metering module 124.
  • the pressure sensor 130 may, for example, be connected to the feed pump 116 via a simple control, for example in order to regulate a rotational speed of this feed pump 116 and thus to adjust the delivery rate or the pressure in the metering line 126.
  • a simple control for example in order to regulate a rotational speed of this feed pump 116 and thus to adjust the delivery rate or the pressure in the metering line 126.
  • Even more complex control systems can be realized, which may include, for example, electronic control devices, such as microcomputers.
  • the working container 112 is dimensioned from its maximum capacity forth so that it can advantageously provide sufficient liquid reducing agent for the operation of the motor vehicle for a winter season.
  • the maximum capacity is in the range between 1 and 15 l, be In this way, in the cold season, the operation of the motor vehicle can be maintained only with the amount of liquid reducing agent 122 stored in the working container 112, so that only the working container 112 with a working container heater 132 (in FIG only symbolically represented) should be equipped. On a heating of the storage container 114 can be omitted.
  • each throttle elements 134, 136, 138 are arranged, which can be configured, for example, as throttle elements with a predetermined throttle cross-section or as adjustable (eg controllable) throttle elements and which in Figure 1 with Di , D 2 and D 3 are designated.
  • the feed pump 116 sucks liquid reducing agent 122 during (normal) operation both from the storage container 114 and from the working container 112.
  • the intake lines 118, 120 are matched to one another (for example, by corresponding embodiments of the throttle elements 134, 136) that from the storage container 114 always (corresponding levels in the containers 114, 112 assuming) a larger amount is removed than from the working container 112th
  • the storage container 114 has a capacity which exceeds the maximum capacity of the working container 112.
  • the maximum capacity of the storage container is in the range between 15 l and 100 l, in particular in the range between 20 l and 50 l.
  • the working container 112 and the storage container 114 are connected to one another via one or more overflow lines 140, which is designed in particular as a simple hydraulic overflow line. Due to the coordination of the throttle elements 134, 136 and 138 relative to each other, the additional amount of liquid reducing agent 122 taken from the storage container 114 causes the working container 112 to be filled under normal conditions until the confluence of the overflow line 140 into this working container 112.
  • this confluence of the overflow line 140 into the working container 112 may define the maximum level of the working container 112.
  • level sensors for example in the working container 112 and / or in the storage container. container 114, be provided.
  • the maximum filling quantity of the working container 112 in the illustrated embodiment is therefore independent of the filling level of the storage container 114.
  • the maximum filling level in the working container 112 is determined by the axial position of the mouth of the overflow line 140.
  • the two containers 112, 114 are preferably arranged relative to one another such that the maximum fill level of the storage container 114 (which can be monitored, for example, by corresponding sensors) is always below or equal to the fill level of the work container 112. This ensures that the amount of liquid reducing agent 122 flowing back into the working container 112 via the return line 128 can always flow back into the storage container 114 via the overflow line 140 and thus no overfilling of the working container 112 can occur. On corresponding sensors in the working container 112 could thus be dispensed with.
  • the working container 112 in dosing (ie, for example during a journey) from the storage container 114th the device 110 via the return line 128 fed.
  • the storage container 114 (which is unheated in this preferred embodiment) freezes, the dosing operation is merely fed by the heated working container 112, since the bearing suction line 118 within the storage container 114 is likewise frozen and thus closed.
  • the feed pump 116 compensates for this cross-sectional loss in the intake lines 118, 120, for example, regulated via the pressure sensor 130, preferably by an increased speed. If the storage container 114 is frozen, as a rule, the overflow line 140 also loses its function.
  • the storage container 114 and in particular the suction point 142 of the Lageransaug réelle 118 in the storage container 114 is executed or insulated so that the suction point 142 freezes in time before the overflow pipe 140.
  • the overflow line 140 should not thaw after the storage tank 114.
  • This temporal sequence of the freezing or thawing processes can be designed, for example, by a corresponding configuration of the insulation of the storage container 114 in the region of the suction point 142.
  • the overflow line 140 may also be configured as a completely or partially heated overflow line 140, for example through Use of an overflow heater 144 (only symbolically indicated in FIG. 1). These preferred embodiments ensure that overfilling of the working container 112 is avoided even when the device 110 freezes.
  • the branch of the return line 128 from the metering line 126 is shown lying between the feed pump 116 and the metering module 124.
  • this branch can also be designed differently.
  • the branch can also be arranged within the dosing module 124 itself, ie be part of the dosing module 124.
  • further return lines 128 may be provided, for example a leakage return line from the metering module 124 into the working container 112.

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Abstract

Es wird eine Vorrichtung (110) zum Dosieren eines flüssigen Reduktionsmittels (122) in ein Abgassystem vorgeschlagen, welche einen Arbeitsbehälter (112) zur Bevorratung einer Arbeitsmenge des flüssigen Reduktionsmittels (122), einen Lagerbehälter (114) zur Bevorratung einer die Arbeitsmenge übersteigenden Lagermenge des flüssigen Reduktionsmittels (122), ein Dosiermodul (124) und eine Förderpumpe (116) umfasst. Die Förderpumpe (116) ist eingerichtet, um flüssiges Reduktionsmittel (122) über mindestens eine Lageransaugleitung (118) aus dem Lagerbehälter (114) und über mindestens eine Arbeitsansaugleitung (120) aus dem Arbeitsbehälter (112) anzusaugen und über mindestens eine Dosierleitung (126) dem Dosiermodul (124) zuzuführen. Die Dosierleitung (126) ist über mindestens eine Rücklaufleitung (128) mit dem Arbeitsbehälter (112) verbunden. Der Arbeitsbehälter (112) ist über mindestens eine Überlaufleitung (140) mit dem Lagerbehälter (114) verbunden.

Description

Beschreibung
Titel
Vorrichtung zum Dosieren eines Reduktionsmittels
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Dosieren eines flüssigen Reduktionsmittels in ein Abgassystem, welches insbesondere zur Reduzierung von Stickoxiden in einem Abgas eines Kraftfahrzeugs eingesetzt werden kann.
Bei Verbrennungskraftmaschinen, insbesondere bei dieselbetriebenen Verbrennungskraftmaschinen, muss aufgrund der in den nächsten Jahren anstehenden verschärften Abgasgesetzgebung unter anderem der Anteil an Stickoxiden im Abgas reduziert werden. Zur Reduzierung des Stickoxid-Anteils im Abgas wird zum Beispiel eine selektive katalyti- sehe Reduktion (SCR) durchgeführt, bei der die Stickoxide mit Hilfe von Reduktionsmitteln zu Stickstoff und Wasser reduziert werden. Als Reduktionsmittel wird zum Beispiel eine wässrige Harnstofflösung eingesetzt.
Das Reduktionsmittel wird üblicherweise in einem Tank gelagert und über eine Leitung vom Tank zu einem Dosiermodul befördert, mit dem das Reduktionsmittel zum Beispiel in das Abgasrohr eingespritzt wird. Das System arbeitet üblicherweise mit einem vorgegebenen Systemdruck, welcher beispielsweise über die Drehzahl eines Pumpmotors und entsprechende Sensorsysteme sowie Drosseln realisiert wird.
Eine Problematik besteht dabei darin, dass der im Fahrzeug verfügbare Bauraum für den Tank üblicherweise äußerst begrenzt ist. Aus dem Stand der Technik sind daher Systeme bekannt, bei welchen das flüssige Reduktionsmittel auf zwei verschiedene Tanks verteilt wird. So offenbart beispielsweise EP 0 928 884 A2 eine Gemischabgabevorrichtung zur Einführung eines Reduktionsmittels in ein Abgassystem einer Brennkraftmaschine. Bei dem offenbarten System wird eine Harnstoff- Wasser- Lösung mittels einer Pumpe unter Druck und Zugabe von Druckluft vor einem Katalysator eingebracht, um die Reduktion von Stickoxiden im Abgas der Brennkraftmaschine zu bewirken. Das dargestellte System weist neben einem Reduktionsmittelverbrauchsbehälter zusätzlich einen Reduktionsmittelvorratsbehälter auf, welcher mit dem Reduktionsmittelverbrauchsbehälter in Verbindung steht. Über eine Pumpe und einen Gasspeicher werden der Reduktionsmittelvorratsbehälter und der Reduktionsmittelverbrauchsbehälter mit Druck beaufschlagt. Der Reduktionsmittelverbrauchsbehälter ist mit einem elektrischen Heizelement ausgestattet, welches ein Gefrieren bei niederen Temperaturen verhindert.
Eine Herausforderung bei bekannten Zwei-Tank-Systemen stellt das Management der Reduktionsmittelverteilung auf die beiden Tanks dar. Zum einen muss gewährleistet sein, dass der beheizte Arbeitstank stets mit einer ausreichenden Menge flüssigen Reduktionsmittels beaufschlagt ist, um das Kraftfahrzeug auch während einer unvorhergesehenen Kälteperiode mit ausreichend flüssigem Reduktionsmittel zu versorgen.
Dabei muss jedoch stets sichergestellt sein, dass ein vorgegebener Höchstfüllstand im Arbeitsbehälter nicht überschritten wird. Gleichzeitig muss gewährleistet sein, dass der Arbeitstank keine allzu große Menge an Flüssigkeit beinhaltet, da eine ständige Beheizung einer zu hohen Flüssigkeitsmenge mit erheblichem Energieaufwand verbunden ist. In EP 0 928 884 A2 wird diese Problematik mittels eines Steuergerätes gelöst, welches die In- formationen von Füllstandssensoren auswertet und entsprechend ein Umpumpen zwischen den Behältern steuert.
Offenbarung der Erfindung
Es wird dementsprechend eine Vorrichtung zum Dosieren eines flüssigen Reduktionsmittels in ein Abgassystem vorgeschlagen, insbesondere zur Reduzierung von Stickoxiden in einem Abgas, welche die Nachteile bekannter Vorrichtungen vermeidet und gegenüber bekannten Vorrichtungen, wie beispielsweise der EP 0 928 884 A2, vorteilhaft weitergebildet ist. Die Vorrichtung kann beispielsweise im Rahmen der oben beschriebenen SCR- Verfahren eingesetzt werden, beispielsweise um Harnstoff- Wasser- Lösungen oder andere flüssige oder flüssig/gasförmige Reduktionsmittel oder auch Suspensionen oder Emulsionen von Reduktionsmitteln in ein Abgassystem einzuspritzen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst mindestens einen Arbeitsbehälter zur Bevor- ratung einer Arbeitsmenge des flüssigen Reduktionsmittels und mindestens einen Lagerbehälter zur Bevorratung einer die Arbeitsmenge überschreitenden Lagermenge des flüs- sigen Reduktionsmittels. Die Erfindung betrifft insbesondere die Kommunikation zwischen Lagerbehälter und Arbeitsbehälter. Diese Kommunikation wird über eine Förderpumpe realisiert, wobei auf ein zusätzliches Abschaltventil oder eine zusätzliche Förderpumpe zum Umpumpen verzichtet werden kann. Der Umpumpvorgang kann insbesondere wäh- rend der Fahrt eines Kraftfahrzeugs stattfinden, das heißt insbesondere während des Dosierbetriebes.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich durch einen einfachen Systemaufbau aus, welcher kostengünstig realisierbar ist. Insbesondere kann auf ein komplexes Steuer- gerät (welches gleichwohl dennoch vorgesehen sein kann) verzichtet werden, oder die Funktionalität des Steuergerätes (insbesondere die Anforderungen an Software und Ressourcenaufwand) können erheblich reduziert werden. Dennoch ist die vorgeschlagene Vorrichtung, insbesondere aufgrund ihrer einfachen Ausgestaltung, im Rahmen einer Fehlerdiagnose, insbesondere im Rahmen eines On- Board- Diagnosesystems (OBD), leicht zu überwachen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfol- genden Beschreibung näher erläutert.
Die einzige Figur (Figur 1) zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, umfassend einen Lagerbehälter, einen Arbeitsbehälter, eine Förderpumpe und ein Dosiermodul.
Ausführungsformen der Erfindung
In Figur 1 ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 110 zum Dosieren eines flüssigen Reduktionsmittels in ein Abgassystem dargestellt. Die- se Vorrichtung 110 kann beispielsweise im Rahmen der eingangs beschriebenen, aus dem Stand der Technik bekannten Applikationen zur Verminderung von Schadstoffen im Abgas, insbesondere zur Reduzierung von Stickoxiden, eingesetzt werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst in diesem Ausführungsbeispiel einen Arbeits- behälter 112 und einen Lagerbehälter 114. Anstelle jeweils eines Behälters sind auch Ausführungsbeispiele mit mehreren Behältern möglich, beispielsweise im Rahmen von Sys- temen, welche auf einer getrennten Lagerung verschiedener Substanzen beruhen, welche anschließend vor einem Eindosieren gemischt werden.
Weiterhin umfasst die Vorrichtung 110 eine Förderpumpe 116, welche (vorzugsweise gleichzeitig) über eine Lageransaugleitung 118 aus dem Lagerbehälter 114 und über eine
Arbeitsansaugleitung 120 aus dem Arbeitsbehälter 112 flüssiges Reduktionsmittel 122 ansaugen kann. Beispielsweise kann es sich dabei, wie oben beschrieben, um eine wäss- rige Harnstofflösung handeln, welche beispielsweise eingesetzt werden kann, um den
Schadstoff NOx in einem Katalysator zu N2 und H2O zu reduzieren. Als Förderpumpe 116 haben sich dabei insbesondere Membranpumpen bewährt, wobei jedoch auch andere
Pumpensysteme eingesetzt werden können.
Die Förderpumpe 116 ist auf ihrer Druckseite über eine Dosierleitung 126 mit einem Dosiermodul 124 verbunden, welches beispielsweise im Abgastrakt einer Verbrennungs- kraftmaschine angeordnet sein kann. Für die Ausgestaltung derartiger Dosiermodule, bei welchen es sich beispielsweise um Einspritzdüsen handeln kann, kann auf den Stand der Technik verwiesen werden, beispielsweise auf die in EP 0 928 884 A2 genannten Einspritzventile.
Weiterhin ist eine von der Dosierleitung 126 abzweigende Rücklaufleitung 128 vorgesehen, welche im Arbeitsbehälter 112 mündet. Der Druck in der Dosierleitung 126 kann mit einem oder mehreren Drucksensoren 130 überwacht werden. In dem in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist einer dieser Drucksensoren 130 zwischen der Abzweigung der Rücklaufleitung 128 und dem Dosiermodul 124 angeordnet.
Der Drucksensor 130 kann beispielsweise über eine einfache Regelung mit der Förderpumpe 116 in Verbindung stehen, beispielsweise um eine Drehzahl dieser Förderpumpe 116 zu regeln und somit die Fördermenge beziehungsweise den Druck in der Dosierleitung 126 einzustellen. Auch komplexere Regelsysteme sind realisierbar, welche bei- spielsweise auch elektronische Steuergeräte, beispielsweise Mikrocomputer, umfassen können.
Der Arbeitsbehälter 112 ist dabei von seinem maximalen Fassungsvermögen her derart dimensioniert, dass dieser vorteilhafterweise für den Betrieb des Kraftfahrzeugs für eine Wintersaison ausreichend flüssiges Reduktionsmittel zur Verfügung stellen kann. Typischerweise liegt das maximale Fassungsvermögen im Bereich zwischen 1 und 15 I, be- sonders bevorzugt bei (maximal) 6 I. Auf diese Weise kann in der kalten Jahreszeit der Betrieb des Kraftfahrzeugs lediglich mit der im Arbeitsbehälter 112 bevorrateten Menge an flüssigem Reduktionsmittel 122 aufrechterhalten werden, so dass lediglich der Arbeitsbehälter 112 mit einer Arbeitsbehälterheizung 132 (in Figur 1 lediglich symbolisch dargestellt) ausgestattet werden sollte. Auf eine Heizung des Lagerbehälters 114 kann verzichtet werden.
In der Lageransaugleitung 118, der Arbeitsansaugleitung 120 und der Rücklaufleitung 128 sind jeweils Drosselelemente 134, 136, 138 angeordnet, welche beispielsweise als Dros- selelemente mit vorgegebenem Drosselquerschnitt oder auch als einstellbare (beispielsweise regelbare) Drosselelemente ausgestaltet sein können und welche in Figur 1 mit Di, D2 beziehungsweise D3 bezeichnet sind.
Die Förderpumpe 116 saugt während des (Normal-) Betriebs sowohl aus dem Lagerbehäl- ter 114 als auch aus dem Arbeitsbehälter 112 flüssiges Reduktionsmittel 122 an. Dabei sind die Ansaugleitungen 118, 120 derart aufeinander abgestimmt (beispielsweise durch entsprechende Ausgestaltungen der Drosselelemente 134, 136), dass aus dem Lagerbehälter 114 stets (entsprechende Füllstände in den Behältern 114, 112 vorausgesetzt) eine größere Menge entnommen wird als aus dem Arbeitsbehälter 112.
Der Lagebehälter 114 hat ein Fassungsvermögen, welches das maximale Fassungsvermögen des Arbeitsbehälters 112 übersteigt. Vorzugsweise liegt das maximale Fassungsvermögen des Lagerbehälters im Bereich zwischen 15 I und 100 I, insbesondere im Bereich zwischen 20 I und 50 I.
Der Arbeitsbehälter 112 und der Lagerbehälter 114 sind über eine oder mehrere Überlaufleitungen 140, welche insbesondere als einfache hydraulische Überlaufleitung ausgestaltet ist, miteinander verbunden. Aufgrund der Abstimmung der Drosselelemente 134, 136 und 138 relativ zueinander führt die aus dem Lagerbehälter 114 entnommene Mehrmenge an flüssigem Reduktionsmittel 122 dazu, dass der Arbeitsbehälter 112 unter Normalbedingungen stets bis zur Einmündung der Überlaufleitung 140 in diesen Arbeitsbehälter 112 gefüllt ist.
Dementsprechend kann diese Einmündung der Überlaufleitung 140 in den Arbeitsbehälter 112 den maximalen Füllstand des Arbeitsbehälters 112 definieren. Alternativ könnten jedoch auch Füllstandssensoren, beispielsweise im Arbeitsbehälter 112 und/oder im Lager- behälter 114, vorgesehen sein. Die maximale Füllmenge des Arbeitsbehälters 112 ist in der dargestellten Ausgestaltung somit unabhängig vom Füllstand des Lagerbehälters 114. Der maximale Füllstand im Arbeitsbehälter 112 ist bestimmt durch die axiale Lage der Einmündung der Überlaufleitung 140.
Dabei sind vorzugsweise die beiden Behälter 112, 114 derart zueinander angeordnet, dass der maximale Füllstand des Lagerbehälters 114 (welcher beispielsweise durch entsprechende Sensoren überwacht werden kann) stets unterhalb oder gleich dem Füllstand des Arbeitsbehälters 112 ist. Damit ist gewährleistet, dass die in den Arbeitsbehälter 112 über die Rücklaufleitung 128 zurückfließende Menge an flüssigem Reduktionsmittel 122 stets über die Überlaufleitung 140 in den Lagerbehälter 114 zurückfließen kann und es somit zu keiner Überfüllung des Arbeitsbehälters 112 kommen kann. Auf entsprechende Sensoren im Arbeitsbehälter 112 könnte somit verzichtet werden.
Während normaler Betriebsbedingungen, das heißt beispielsweise oberhalb einer Temperatur von -11 0C, also bei einer Temperatur, bei welcher eine wässrige Harnstoff lösung im flüssigen Zustand ist, wird somit der Arbeitsbehälter 112 im Dosierbetrieb (das heißt beispielsweise während einer Fahrt) vom Lagerbehälter 114 der Vorrichtung 110 über die Rücklaufleitung 128 gespeist. Gefriert der (in diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel unbeheizte) Lagerbehälter 114 ein, so wird der Dosierbetrieb lediglich vom beheizten Arbeitsbehälter 112 gespeist, da die Lageransaugleitung 118 innerhalb des Lagerbehälters 114 ebenfalls eingefroren und somit verschlossen ist. Die Förderpumpe 116 gleicht diesen Querschnittsverlust in den Ansaugleitungen 118, 120, beispielsweise geregelt über den Drucksensor 130, vorzugsweise durch eine erhöhte Drehzahl aus. Ist der Lagerbehälter 114 eingefroren, so verliert in der Regel auch die Überlaufleitung 140 ihre Funktion.
Vorzugsweise ist der Lagerbehälter 114 und insbesondere die Ansaugstelle 142 der Lageransaugleitung 118 im Lagerbehälter 114 derart ausgeführt beziehungsweise isoliert, dass die Ansaugstelle 142 zeitlich vor der Überlaufleitung 140 einfriert. Umgekehrt sollte bei einer Erhöhung der Temperatur die Überlaufleitung 140 nicht nach dem Lagertank 114 auftauen. Diese zeitliche Abfolge der Einfrier- beziehungsweise Auftauvorgänge kann beispielsweise durch eine entsprechende Ausgestaltung der Isolierung des Lagerbehälters 114 im Bereich der Ansaugstelle 142 gestaltet werden.
Alternativ oder zusätzlich kann, wie in Figur 1 dargestellt, die Überlaufleitung 140 auch als ganz oder teilweise beheizte Überlaufleitung 140 ausgestaltet sein, beispielsweise durch Verwendung einer Überlaufheizung 144 (in Figur 1 lediglich symbolisch angedeutet). Durch diese bevorzugten Ausgestaltungen wird gewährleistet, dass auch bei einem Einfrieren der Vorrichtung 110 ein Überfüllen des Arbeitsbehälters 112 vermieden wird.
Abschließend sei noch darauf hingewiesen, dass in dem in Figur 12 dargestellten Ausführungsbeispiel die Abzweigung der Rücklaufleitung 128 von der Dosierleitung 126 als zwischen der Förderpumpe 116 und dem Dosiermodul 124 liegend dargestellt ist. Abweichend von dieser bevorzugten Ausgestaltung kann diese Abzweigung jedoch auch unterschiedlich ausgestaltet sein. So kann die Abzweigung beispielsweise auch innerhalb des Dosiermoduls 124 selbst angeordnet sein, also Teil des Dosiermoduls 124 sein. Alternativ oder zusätzlich können auch weitere Rücklaufleitungen 128 vorgesehen sein, beispielsweise eine Leckage- Rücklaufleitung aus dem Dosiermodul 124 in den Arbeitsbehälter 112.

Claims

Ansprüche
1. Vorrichtung (110) zum Dosieren eines flüssigen Reduktionsmittels (122) in ein Abgassystem, insbesondere zur Reduzierung von Stickoxiden in einem Abgas, umfassend mindestens einen Arbeitsbehälter (112) zur Bevorratung einer Arbeitsmenge des flüs- sigen Reduktionsmittels (122), mindestens einen Lagerbehälter (114) zur Bevorratung einer vorzugsweise die Arbeitsmenge übersteigenden Lagermenge des flüssigen Reduktionsmittels (122), mindestens ein Dosiermodul (124) und mindestens eine Förderpumpe (116), wobei die Förderpumpe (116) eingerichtet ist, um flüssiges Reduktionsmittel (122) über mindestens eine Lageransaugleitung (118) aus dem Lagerbehäl- ter (114) und über mindestens eine Arbeitsansaugleitung (120) aus dem Arbeitsbehälter (112) anzusaugen und über mindestens eine Dosierleitung (126) dem Dosiermodul (124) zuzuführen, wobei die Dosierleitung (126) über mindestens eine Rücklaufleitung (128) mit dem Arbeitsbehälter (112) verbunden ist, und wobei der Arbeitsbehälter (112) über mindestens eine Überlaufleitung (140) mit dem Lagerbehälter (114) ver- bunden ist.
2. Vorrichtung (110) gemäß dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Lageransaugleitung (118) und die Arbeitsansaugleitung (120) derart dimensioniert sind, insbesondere unter Verwendung mindestens einer in der Lageransauglei- tung (118) angeordneten Lagerdrossel (134) und mindestens einer in der Arbeitsansaugleitung (120) angeordneten Arbeitsdrossel (136), dass die von der Förderpumpe (116) aus dem Lagerbehälter (114) angesaugte Menge an flüssigem Reduktionsmittel (122) im Betrieb stets größer ist als die aus dem Arbeitsbehälter (112) angesaugte Menge.
3. Vorrichtung (110) gemäß einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens eine in der Rücklaufleitung (128) aufgenommene Rücklaufdrossel (138) zur Einstellung einer aus der Dosierleitung (126) in den Arbeitsbehälter (112) rückgeführten Menge flüssigen Reduktionsmittels (122).
4. Vorrichtung (110) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerbehälter (114) und die Überlaufleitung (140) derart eingerichtet sind, dass auch bei maximalem Füllstand des Lagerbehälters (114) ein Überlaufen des Arbeitsbehälters (112) durch die Überlaufleitung (140) in den Lagerbehälter (114) ermöglicht ist.
5. Vorrichtung (110) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der maximale Füllstand des Lagerbehälters (114) stets unterhalb oder gleich dem maximalen Füllstand des Arbeitsbehälters (112) ist.
6. Vorrichtung (110) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitsbehälter (112) ganz oder teilweise beheizbar ist.
7. Vorrichtung (110) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass der Lagerbehälter (114) und die Überlaufleitung (140) derart ausgestaltet sind, dass bei einem Wärmeentzug durch Temperaturabsenkung zunächst eine Ansaugstelle (142) der Lageransaugleitung (118) im Lagerbehälter (114) und anschließend die Überlaufleitung (140) einfriert und dass bei einer Wärmezufuhr durch Temperaturerhöhung zunächst die Überlaufleitung (140) und anschließend die An- saugstelle (142) der Lageransaugleitung (118) im Lagerbehälter (114) auftaut.
8. Vorrichtung (110) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Überlaufleitung (140) ganz oder teilweise beheizbar ist.
9. Vorrichtung (110) gemäß dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitsbehälter (112) ein Fassungsvermögen für den Bedarf eines Betriebs eines Kraftfahrzeugs für eine Wintersaison aufweist, insbesondere ein Fassungsvermögen im Bereich von 1 bis 15 Litern, vorzugsweise im Bereich zwischen 5 und 8 Litern und besonders bevorzugt bei 6 Litern.
10. Vorrichtung (110) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Dosierleitung (126) mindestens ein Drucksensor (130) vorgesehen ist, vorzugsweise zwischen der Abzweigung der Rücklaufleitung (128) und dem Dosiermodul (124).
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8424724B2 (en) 2007-09-21 2013-04-23 Inergy Automotive Systems Research System for storing an additive solution and injecting it into the exhaust gases of an engine

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008034211A1 (de) * 2008-07-23 2010-01-28 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Reduktionsmittel-Tank für ein gefrierendes Reduktionsmittel
DE102010033754B4 (de) 2010-08-09 2018-01-18 Siemens Aktiengesellschaft Fluidspeichermanagementsystem und Verfahren zur Überwachung von Fluidkapazitäten und zur Steuerung der Übertragung von Fluidkapazitäten innerhalb eines Fluidnetzes
DE102010042461A1 (de) * 2010-10-14 2011-09-29 Robert Bosch Gmbh Dosiersystem für eine Vorrichtung zur Nachbehandlung von Abgasen
DE102011075298A1 (de) * 2011-05-05 2012-11-08 Robert Bosch Gmbh Pumpvorrichtung für Dosiersystem
DE102012218851A1 (de) * 2012-10-16 2014-04-17 Bosch Emission Systems Gmbh & Co. Kg Reduktionsmittelzuführeinrichtung
EP3126645A4 (de) * 2014-04-04 2018-01-17 Volvo Truck Corporation Verstopfungsschutzvorrichtung für einen dieselabgasflüssigkeitsbehälter
EP3324031A1 (de) * 2016-11-17 2018-05-23 Plastic Omnium Advanced Innovation and Research System zur speicherung einer wässrigen lösung an bord eines fahrzeugs
EP3324030A1 (de) * 2016-11-17 2018-05-23 Plastic Omnium Advanced Innovation and Research System zur speicherung einer wässrigen lösung an bord eines fahrzeugs

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE8434979U1 (de) * 1984-11-29 1985-02-28 Hillmer, Helmut, 2050 Hamburg Kraftstoffbehaelter fuer fahrzeuge
DE3605992C1 (en) * 1986-02-25 1987-04-09 Karlheinz Baumeister Tank arrangement for a motor vehicle
EP0928884A2 (de) * 1998-01-08 1999-07-14 Robert Bosch Gmbh Gemischabgabevorrichtung
US6508265B1 (en) * 2000-01-19 2003-01-21 Ford Global Technologies, Inc. Dual fuel tank system with single fuel nozzle

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE8434979U1 (de) * 1984-11-29 1985-02-28 Hillmer, Helmut, 2050 Hamburg Kraftstoffbehaelter fuer fahrzeuge
DE3605992C1 (en) * 1986-02-25 1987-04-09 Karlheinz Baumeister Tank arrangement for a motor vehicle
EP0928884A2 (de) * 1998-01-08 1999-07-14 Robert Bosch Gmbh Gemischabgabevorrichtung
US6508265B1 (en) * 2000-01-19 2003-01-21 Ford Global Technologies, Inc. Dual fuel tank system with single fuel nozzle

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8424724B2 (en) 2007-09-21 2013-04-23 Inergy Automotive Systems Research System for storing an additive solution and injecting it into the exhaust gases of an engine

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Publication number Publication date
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